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L/O/G/O

VVT 邵日炼、卢意、汪绍斌 www.themegallery.com


Contents 1

VVT 简介

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机构与控制模型

3 Simulink 与 GT-power 仿 真 4 www.themegallery.com

仿真结果分析


VVT 简介 可变气门正时技术( variable valve timing ) 通过改变气门的正式角度、开启持续 期、气门重叠期等实现发动机在当前工况 下得到较大的充气系数、较小的节流损失 等,实现发动机更好的实时运行性能。

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VVT 简介 VVT 分为两类,一类为可变凸轮轴正 时技术,另一类为无凸轮轴正时技术。 可变凸轮轴正时技术主要通过改变凸 轮正时角度或者切换凸轮的方式实现可变 气门正时。 无凸轮轴正时技术使用无凸轮机构 (电液控制机构)实现发动机的正时控制 和升程控制。 目前通行的多为可变凸轮轴正时技术 。

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VVT 简介

我小组所研究的气门正时控制系统主 要基于丰田公司的 VVT-i 技术,使用叶片 式 VVT 控制器,控制进气凸轮轴正时。

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VVT 机构简介 所研究的 VVT 机构分为两个主要部分 : 1 、叶片式 VVT 控制器;2 、 OCV 控制阀 ;

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叶片式 VVT 控制器

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叶片式 VVT 控制器

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OCV 控制阀

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OCV 控制阀

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VVT 机构简介

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机构与控制模型

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仿真结果分析


机构与控制模型

发动机转速

ECU (MAP)

发动机转速 传感器 www.themegallery.com

进气 门开 启角

控制 器

执行 机构

(OCV 、正时 控制器 等)

传感器

(曲轴角度传感 器、凸轮角度传 感器)

受控 对象

( 凸轮 轴)

进气 门开 启角


机构与控制模型 根据 VVT 机构建立数学物理模型。 模型建立主要分为三部分: 1 、 OCV 控制阀电磁部分; 2 、 OCV 控制阀机械与流体部分; 3 、叶片式 VVT 控制器机械与流体部分 ; www.themegallery.com


OCV 控制阀电磁部分

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OCV 控制阀电磁部分

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OCV 控制阀机械与流体部 分

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OCV 控制阀机械与流体部 分

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OCV 控制阀机械与流体部 分

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叶片式 VVT 控制器机械与流体部 分

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叶片式 VVT 控制器机械与流体部 分

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叶片式 VVT 控制器机械与流体部 分

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控制策略 控制模块分为两个部分,一个为 PID 控制模块,另一个分段控制模块。 PID 控制模块设置各参数以达到较 好控制效果; 分段控制模块考虑不同输入误差下 采用不同的控制输出。

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VVT 简介

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机构与控制模型

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仿真结果分析


Simulink 与 GT-power 仿 真 建立 Simulink 的控制系统仿真模型 ,仿真稳态与动态发动机转速下气门正 时角的控制。 建立 GT-power 四缸发动机模型, 绘制 MAP 图、对比可变气门正时与无可 变气门正时发动机的输出、对控制过程 进行仿真和对比 www.themegallery.com


Simulink 仿真模型 根据数学物理模型建立 Simulink 仿真模 型。

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Simulink 机构模型

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Simulink 机构模型 OCV 控制阀电磁部分

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Simulink 机构模型 OCV 控制阀机械流体部分

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Simulink 机构模型 叶片式 VVT 控制器机械流体部分

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Simulink 机构模型 OCV 阀位移输入处理

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Simulink 机构模型 叶片式 VVT 控制器提前腔、滞后腔压力控制

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Simulink 控制模型

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Simulink 控制模型 PID 控制

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Simulink 控制模型 分段控制

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GT-power 仿真模型 建立 GT-power 四缸发动机模型,研 究可变气门正时对发动机运行性能的影响 。

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GT-power 仿真模型 设置发动机转速与气门开启角度,研究 不同转速不同气门开启角度的发动机性能。

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VVT 简介

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机构与控制模型

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仿真结果分析


仿真结果分析 做两部分的仿真结果分析: 1 、气门正时控制系统,速度输入对气门正 时角输出的控制结果分析; 2 、气门正时控制下发动机性能优化的分析 ;

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控制系统仿真结果分析 对控制系统的仿真我们分别做了稳态 仿真和动态仿真: 1 、稳态仿真:发动机转速不变,气门正时 角由原角度调整到理想角度。 2 、动态仿真:发动机转速从 1000r/min 匀 加速到 5500r/min 过程中气门正时角变化 。

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控制系统仿真结果分析 稳态仿真

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控制系统仿真结果分析 动态仿真结果

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控制系统仿真结果分析 仿真结果(红)与 MAP (黑)对比

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发动机仿真结果分析 在 GT-power 中分析三种情况: 1 、发动机一定转速下的最佳气门开启角; 2 、气门开启角度为固定值时不同转速下的 发动机性能; 3 、动态控制结果的“发动机转速 - 气门开启 角”关系下的发动机性能;

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GT-power 分析图线

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发动机仿真结果分析 功率对比图, MAP( 黑 ), 仿真 ( 绿 ), 无气门正 时(红)

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发动机仿真结果分析 扭矩对比图, MAP( 黑 ), 仿真 ( 绿 ), 无气门正 时(红)

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结语 此次对发动机气门正时的研究,从结 果上看,达到了预期的控制效果。 我们小组三人也在为此做出了许多努 力,从查找资料了解机构到查阅论文建立 数学模型,然后学习应用软件,建立仿真 分析和实体模型。

这对于我们, 是一个付出和收获的过程 www.themegallery.com


部分参考文件列表            

刘小平,可变凸轮轴配气相位机构的测试及分析 姚春德 , 刘小平 , 黄钰,连续可变凸轮相位器系统的仿真设计研究 王晓罡 , 陈文曲 , 唐妹芳 , 魏青,比例电磁阀的特性分析与试验研究 王孟 , 张力 , 谢博强 , 江亮 , 付秋波,机油控制阀的流量特性试验 倪平,阀门流量系数和流阻系数计算式中量单位的分析 王林章,螺线管电感的计算与测量 吕岳清,液体阻尼度的理论计算 姚晓武,汽车燃油系统比例电磁阀关键技术的研究 王爱乐 , 卜庆华,比例电磁阀用直线电机几个关键参数的设计 陈琨 , 刘春梅,丰田 3S-GE 发动机双 VVT-i 系统分析 任春晖 , 任成高,丰田轿车 VVT-i 系统浅析 郭自强 , 罗福强 , 张彤 , 王存磊 , 周光伟,电控汽油机连续可变配气正 时系统的标定与匹配  陈新权,从 VVT-i 到 VVTL-i 与无凸轮控制技术——可变气门系统的设计 原理与发展 www.themegallery.com


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